本发明涉及金属材料制备领域，特别是涉及一种镁合金焊丝的制备方法。
背景技术：
由于镁合金密度低，熔点低，热导率和电导率大，热膨胀系数大，化学活泼性强，易氧化，且氧化物的熔点很高，使镁合金在焊接过程中会产生粗晶、氧化和蒸发、热应力、焊缝下塌、气孔、热裂纹等一系列的困难。采用填丝焊接方法焊接镁合金时，焊接接头的力学性能不仅跟焊接工艺参数有关，还与焊丝的成分有很大关系。
焊接是形成结构件的一种重要的成形方法。镁合金作为一种新型高性能结构材料，在实际应用中必然会采用焊接结构。目前，国内镁合金的焊接过程中所需的焊丝主要通过铸造和热挤压两种方法生产。
镁合金属于密排六方晶体结构，在室温下只有3个滑移系，其塑性变形需要更多地依赖于滑移和孪生的协调动作，并最终受制于孪生镁的晶格常数比c/a＝1.6235，在拉伸的受力状态下，晶体的内部不会发生孪生变形，因此镁及其合金在拉伸时表现的比较脆，塑性差，一般小于10％。在受压状态下晶体内部发生孪生变形，由于晶体内部滑移和孪生的协调，镁及其合金在承受压力时会表现出良好的塑性变形能力，所以挤压、锻造、轧制和冲压等适合于镁合金的塑性成形。
因此，镁合金仅焊丝大多数情况下以热挤压法生产。通常，采用热挤压法可以生产出各种直径的镁合金焊丝。然而，在大量实验及生产实践中发现：采用热挤压法可以很容易地生产出直径在2.0mm以上的镁合金焊丝，当焊丝直径在2.0mm以下时，挤压力成倍增加，镁合金焊丝挤压成形的难度增大，生产效率较低。此外，通过热挤压法生产的直径在2.0mm以下的镁合金焊丝偏软，其焊丝强度与翘曲不匹配，不能保证良好的直线度，从而影响了焊接过程中送丝的连续性。
为了降低直径在2.0mm以下焊丝的生产难度、提高生产效率以及保证焊丝良好的直线度和焊接过程中送丝的连续性，成为了镁合金焊丝首要解决的问题。
现阶段国内生产的镁合金焊丝存在的主要问题是：
(1)断丝问题，因合金成分偏差、氢含量与杂质含量偏高和加工参数问题造成在焊接过程易断丝，因此应控制焊丝的化学成分，改善熔炼工艺，关注焊丝的表面质量控制；
(2)焊接过程存在因错误的焊接参数发生的严重吸氢、热裂以及接头强度不高，在送丝过程中因焊丝强度不够和表面缺陷造成送丝不连续、甚至断丝等问题，因此改善焊缝的成形性，发展新型焊接方法，光亮焊丝是改善焊丝焊接过程的主要方向。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供一种镁合金焊丝的制备方法，该方法通过熔炼与挤压两个主要工艺得到直径1～2mm的焊丝，该焊丝断丝现象少，且焊接强度高。
为此，本发明的技术方案如下：
一种镁合金焊丝的制备方法，包括如下步骤：
1)将镁铝中间合金、镁锌中间合金预热至200～300℃；
2)将纯镁锭在铁坩埚中熔化，加入5#熔剂，待在纯镁锭完全熔化后的5～7min、10～12min和15～17min分三次加入镁铝中间合金和镁锌中间合金的混合物；撒入5#熔剂保护熔体，得到镁合金熔体；搅拌，采用氩气除气后扒渣；
3)降温、静置后在半连续铸造机上采用结晶器铸锭，得到直径为200～300mm的镁合金铸锭；
4)采用2500t挤压机将所述直径为200～300mm的镁合金铸锭预挤压为直径25～65mm铸锭；
5)采用400t挤压机将所述直径为25～65mm的铸锭挤压为直径为1～2mm的焊丝。
进一步，步骤4)利用2500t挤压机进行预挤压的条件为：所述镁合金铸锭温度为390～440℃，挤压速度为1～3m/min，采用石墨做润滑剂。
进一步，步骤5)利用400t挤压机进行二次挤压的条件为：所述镁合金铸锭的温度为390～440℃，挤压速度3～6m/min，采用石墨做润滑剂。
进一步，所述镁铝中间合金中含铝量为25％～35％。
进一步，所述镁锌中间合金中含锌为6～14％。
进一步，所述混合物中镁铝中间合金和镁锌中间合金的质量比为3～9：1。
进一步，步骤3)中在半连续铸造机上采用结晶器铸锭的工艺为：将镁合金熔体引入置于结晶器内套芯部的分流盘中，由分流盘分流后进入结晶器的金属内套与引锭组成的空间中，同时开启保护气环为金属液提供气体保护；浇注温度680℃～710℃，拉锭速度30～60mm/min，冷却水压0.01～0.08mpa，二次冷却水温度为40～50℃。
相对于现有技术本发明的创新点在于在半连铸工艺中分三次加入中间合金，其次为二次挤压镁合金焊丝工艺，均使得最后的焊丝产品晶粒度均匀，焊接性能良好。
由于前期制得的直径为200～300mm的镁合金铸锭的平均晶粒尺寸小于或等于100μm；制得的焊丝不仅可以焊接同种镁合金板(az31或az61)，也可以焊接不同成分的镁合金板(az31和az61)，还可以焊接不同状态的镁合金板(压铸态az31和挤压态az31)；焊接过程中熔滴过渡稳定，焊缝成形性好；焊接接头的拉伸强度与传统镁合金焊丝相比提高了至少16％。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
实施例1
一种镁合金焊丝的制备方法，包括如下步骤：
1)将镁铝中间合金、镁锌中间合金预热至200℃；其中，镁铝中间合金中含铝量为25％；镁锌中间合金中含锌为6％；
2)将纯镁锭在铁坩埚中熔化，加入5#熔剂，待在纯镁锭完全熔化后的6min、10～12min和15～17min分三次加入镁铝中间合金和镁锌中间合金的混合物，该混合物镁铝中间合金和镁锌中间合金的质量比为3：1；撒入5#熔剂保护熔体，得到镁合金熔体；搅拌，采用氩气除气后扒渣；
3)降温、静置后在半连续铸造机上采用结晶器铸锭，得到直径为200mm的镁合金铸锭；
4)采用2500t挤压机，镁合金铸锭温度为390℃，挤压速度为1m/min，采用石墨做润滑剂，将直径为200的镁合金铸锭预挤压为直径65mm铸锭；
5)采用400t挤压机，镁合金铸锭的温度为390℃，挤压速度3m/min，采用石墨做润滑剂，将直径为65mm的铸锭挤压为直径为1.67mm的焊丝。
在本实施例中，步骤3)在半连续铸造机上采用结晶器铸锭的工艺为：将镁合金熔体引入置于结晶器内套芯部的分流盘中，由分流盘分流后进入结晶器的金属内套与引锭组成的空间中，同时开启保护气环为金属液提供气体保护；浇注温度710℃，拉锭速度60mm/min，冷却水压0.01mpa，二次冷却水温度为40℃。
本实施例步骤3)得到的镁合金铸锭的平均晶粒尺寸约为83μm，而传统的半连铸铸造工艺得到的镁合金铸锭的晶粒尺寸约为200μm，利用本发明提供方法得到的镁合金铸锭的晶粒尺寸较传统半连铸工艺得到的晶粒尺寸降低了约40％。镁合金铸锭晶型较小，经两步挤压后得到焊丝的直径为1.67mm。
实施例2
一种镁合金焊丝的制备方法，包括如下步骤：
1)将镁铝中间合金、镁锌中间合金预热至250℃；其中，镁铝中间合金中含铝量为35％；镁锌中间合金中含锌为14％；
2)将纯镁锭在铁坩埚中熔化，加入5#熔剂，待在纯镁锭完全熔化后的7min、12min和17min分三次加入镁铝中间合金和镁锌中间合金的混合物，该混合物镁铝中间合金和镁锌中间合金的质量比为6：1；撒入5#熔剂保护熔体，得到镁合金熔体；搅拌，采用氩气除气后扒渣；
3)降温、静置后在半连续铸造机上采用结晶器铸锭，得到直径为270mm的镁合金铸锭；
4)采用2500t挤压机，镁合金铸锭温度为440℃，挤压速度为3m/min，采用石墨做润滑剂，将直径为270mm的镁合金铸锭预挤压为直径25mm铸锭；
5)采用400t挤压机，镁合金铸锭的温度为440℃，挤压速度6m/min，采用石墨做润滑剂，将直径为25mm的铸锭挤压为直径为1.09mm的焊丝。
在本实施例中，步骤3)在半连续铸造机上采用结晶器铸锭的工艺为：将镁合金熔体引入置于结晶器内套芯部的分流盘中，由分流盘分流后进入结晶器的金属内套与引锭组成的空间中，同时开启保护气环为金属液提供气体保护；浇注温度680℃℃，拉锭速度30mm/min，冷却水压0.08mpa，二次冷却水温度为50℃。
本实施例步骤3)得到的镁合金铸锭的平均晶粒尺寸约为97μm。
实施例3
一种镁合金焊丝的制备方法，包括如下步骤：
1)将镁铝中间合金、镁锌中间合金预热至300℃；其中，镁铝中间合金中含铝量为29％；镁锌中间合金中含锌为9％；
2)将纯镁锭在铁坩埚中熔化，加入5#熔剂，待在纯镁锭完全熔化后的5min、11min和16min分三次加入镁铝中间合金和镁锌中间合金的混合物，该混合物镁铝中间合金和镁锌中间合金的质量比为9：1；撒入5#熔剂保护熔体，得到镁合金熔体；搅拌，采用氩气除气后扒渣；
3)降温、静置后在半连续铸造机上采用结晶器铸锭，得到直径为240mm的镁合金铸锭；
4)采用2500t挤压机，镁合金铸锭温度为420℃，挤压速度为2m/min，采用石墨做润滑剂，将直径为240mm的镁合金铸锭预挤压为直径45mm铸锭；
5)采用400t挤压机，镁合金铸锭的温度为410℃，挤压速度4m/min，采用石墨做润滑剂，将直径为45mm的铸锭挤压为直径为1.48mm的焊丝。
在本实施例中，步骤3)在半连续铸造机上采用结晶器铸锭的工艺为：将镁合金熔体引入置于结晶器内套芯部的分流盘中，由分流盘分流后进入结晶器的金属内套与引锭组成的空间中，同时开启保护气环为金属液提供气体保护；浇注温度700℃，拉锭速度50mm/min，冷却水压0.05mpa，二次冷却水温度为45℃。
本实施例步骤3)得到的镁合金铸锭的平均晶粒尺寸约为74μm。
实施例4
一种镁合金焊丝的制备方法，包括如下步骤：
1)将镁铝中间合金、镁锌中间合金预热至230℃；其中，镁铝中间合金中含铝量为32％；镁锌中间合金中含锌为12％；
2)将纯镁锭在铁坩埚中熔化，加入5#熔剂，待在纯镁锭完全熔化后的6min、11min和16min分三次加入镁铝中间合金和镁锌中间合金的混合物，该混合物镁铝中间合金和镁锌中间合金的质量比为3：1；撒入5#熔剂保护熔体，得到镁合金熔体；搅拌，采用氩气除气后扒渣；
3)降温、静置后在半连续铸造机上采用结晶器铸锭，得到直径为300mm的镁合金铸锭；
4)采用2500t挤压机，镁合金铸锭温度为410℃，挤压速度为2m/min，采用石墨做润滑剂，将直径为300mm的镁合金铸锭预挤压为直径55mm铸锭；
5)采用400t挤压机，镁合金铸锭的温度为430℃，挤压速度5m/min，采用石墨做润滑剂，将直径为55mm的铸锭挤压为直径为1.76mm的焊丝。
在本实施例中，步骤3)在半连续铸造机上采用结晶器铸锭的工艺为：将镁合金熔体引入置于结晶器内套芯部的分流盘中，由分流盘分流后进入结晶器的金属内套与引锭组成的空间中，同时开启保护气环为金属液提供气体保护；浇注温度700℃，拉锭速度50mm/min，冷却水压0.07mpa，二次冷却水温度为46℃。
本实施例步骤3)得到的镁合金铸锭的平均晶粒尺寸约为69μm。